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基于地-天基观测的卷云日变化及其辐射效应研究

卷云,云日变化,辐射强迫,毫米波云雷达,ISCCP卫星

主题2 大气物理、化学、环境 > 专题2.13 云物理、气溶胶-云相互作用与极端降水事件

基于兰州大学半干旱气候与环境观测站（SACOL）的毫米波云雷达高时空分辨率资料，本研究首先利用云检测与云相态识别算法获取了该地区的云产品，进而采用温度阈值法识别卷云廓线，并结合经验公式计算了卷云的微物理参数。在此基础上，通过Fu-Liou辐射传输模式模拟了该地区卷云的辐射效应，以此分析局地卷云日变化对辐射收支的影响。结果显示，在大气层顶，白天卷云的净辐射强迫介于−14 W m⁻²至28 W m⁻²之间；夜间则相对稳定，变化范围为27–29 W m⁻²。此外，若在模式中忽略卷云的日变化，大气层顶净云辐射强迫的绝对偏差可达11 W m⁻²。

基于上述局地分析，我们进一步结合ISCCP-H数据集提供的3小时卷云产品，利用SBDART辐射传输模式，在全球尺度上评估了卷云日变化对辐射收支的影响。研究发现，陆地和海洋上空的卷云均在午后时段表现出最强的短波冷却效应和长波变暖效应。全球平均而言，白天卷云的净云辐射强迫为3.6 W m⁻²。若在模拟中忽略白天的卷云变化，短波冷却效应和长波加热效应将分别被高估2.5 W m⁻²和1.8 W m⁻²，从而导致净辐射出现0.7 W m⁻²的偏差。

本研究的结果为气候模式中卷云参数化方案的改进提供了重要参考，尤其突出了考虑卷云日变化在准确估算辐射强迫方面的关键作用。